來自NUST MISIS無機(jī)納米材料實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家及國(guó)際同行已經(jīng)證明通過拉伸納米管可以改變其結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能。這一發(fā)現(xiàn)可以應(yīng)用在電子和高精度傳感器上，如微處理器和探測(cè)器。這篇研究文章發(fā)表在Ultramicroscopy上。

碳納米管可以表示為以一種特殊方式卷起來的石墨烯薄片。它有不同的折疊方式，導(dǎo)致石墨烯邊緣以不同角度相互連接，形成扶手椅、之字形或手性納米管。

納米管具有高導(dǎo)電性，因此在電子和傳感器領(lǐng)域被認(rèn)為是一種很有前途的材料。高導(dǎo)電性使得它能夠在微處理器和高精度探測(cè)器上得到廣泛的應(yīng)用。然而，在生產(chǎn)過程中卻很難控制納米管的導(dǎo)電性。具有金屬和半導(dǎo)體特性的納米管可以生成一個(gè)陣列，而基于微處理器的電子器件要求半導(dǎo)體納米管具有相同特性。

Dmitri Golberg教授領(lǐng)導(dǎo)的NUST MISIS無機(jī)納米材料實(shí)驗(yàn)室同日本、中國(guó)、澳大利亞的研究小組，共同提出了一種方法，可以修改現(xiàn)成納米管的結(jié)構(gòu)，從而改變其導(dǎo)電性能。

納米管是由石墨烯的片層卷曲而成，它的基本單元是一個(gè)頂點(diǎn)為碳原子的正六邊形網(wǎng)格。如果將納米管中的一個(gè)碳鍵旋轉(zhuǎn)90度，就會(huì)形成一個(gè)五邊形和一個(gè)七邊形而不是六邊形，在這種情況下就會(huì)形成所謂的Stone-Wales缺陷。在一定條件下，這種缺陷可能發(fā)生在結(jié)構(gòu)中。

NUST MISIS無機(jī)納米材料實(shí)驗(yàn)室的納米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施理論材料科學(xué)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及副教授Pavel Sorokin講?！?0年代末，研究人員預(yù)測(cè)在機(jī)械應(yīng)力作用下，這種缺陷沿高溫納米管壁的遷移可能導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的改變, 納米管的手性的連續(xù)變化，導(dǎo)致其電子性能的變化。這一假說此前并沒有被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，但我們的研究論文提供了令人信服的證據(jù)?！?/p>

來自NUST MISIS無機(jī)納米材料實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家已經(jīng)在原子水平上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)M。首先，納米管被拉伸形成了一個(gè)由兩個(gè)五邊形和兩個(gè)七邊形組成的結(jié)構(gòu)缺陷(Stone-Wales缺陷)。在這個(gè)缺陷中，納米管的拉伸開始“擴(kuò)散”到兩側(cè)，使其重新排列其他碳鍵。正是在這個(gè)階段，納米管的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。隨著進(jìn)一步拉伸，越來越多的Stone-Wales缺陷開始形成，最終導(dǎo)致納米管電導(dǎo)率的變化。

“我們負(fù)責(zé)在NUST MISIS實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)上對(duì)這一過程進(jìn)行理論建模，并負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)部分新材料的建模和開發(fā)。我們很高興模擬結(jié)果支持實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！盢UST MISIS無機(jī)納米材料實(shí)驗(yàn)室的物理和數(shù)學(xué)科學(xué)的候選人及研究員Added Dmitry Kvashnin講。

這項(xiàng)技術(shù)可以幫助“金屬”納米管結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步應(yīng)用于半導(dǎo)體電子和傳感器，如微處理器和超靈敏探測(cè)器。